專利名稱：免接地電源雷擊保護器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種不接地線的電源雷擊保護器，廣泛應(yīng)用于小功率機房或小功率電子電氣設(shè)備接地困難或接地成本偏高場合。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，電源防雷均是采用在電源進線上并聯(lián)氧化鋅元件、氧化鋅元件直接接地線的技術(shù)手段。最典型的防雷措施如圖1所示，在低壓供電網(wǎng)中形成的雷擊浪涌脈沖，通過避雷元件BL2、BL3和接地線D以及大地形成泄放途經(jīng)，雷擊能量以熱能的形式全部損耗在泄放途徑上，大地不吸收雷擊能量，其消耗形式可用如圖2簡示。根據(jù)氧化鋅避雷元件的電性能，雷擊能量A、瞬間雷擊功率P、雷擊泄放電流I、泄放途徑電阻R的簡單物理關(guān)系式A＝P·t＝U2/R＝I2R由上式來分析雷擊浪涌脈沖經(jīng)過氧化鋅避雷元件抑制后的輸出殘壓的特性，可用如圖3所示簡示。如圖3所示，圖3(A)中所示的雷擊浪涌脈沖，經(jīng)過圖3(B)中氧化鋅避雷元件作用后輸出的殘壓如圖3(C)中所示。其中uO表示氧化鋅元件的起始工作電壓(工作參數(shù))，Umax表示氧化鋅元件的最大工作殘壓(一般為2倍UO值)，從圖中可看出，輸出殘壓幅度電壓持續(xù)時間T等同于雷擊脈沖的能量時間T，其作用是抑制了輸出雷擊殘壓的幅度。
根據(jù)氧化鋅元件的避雷效果，我們可以得出圖1所示典型防雷技術(shù)措施的防雷效果，其效果可用圖4定性簡示。我們知道，雷擊對電氣設(shè)備的危害表現(xiàn)在雷電位(在此表現(xiàn)為UA、 UB的值)和雷電壓UAB。在此，我們先分析雷電壓(雷擊殘壓)UAB對電氣設(shè)備的危害程度。就220V供電的電氣設(shè)備，有這樣一個安全特性a.當(dāng)過壓時間小于毫秒時，小于1500伏的過壓不會損壞電氣設(shè)備；b.當(dāng)過壓時間大于毫秒時，大于280伏的過壓都有可能使電氣設(shè)備的電源電路損壞。
對市電供電電網(wǎng)中形成的雷擊浪涌脈沖，根據(jù)雷擊的性質(zhì)可分為直接雷擊浪涌脈沖和感應(yīng)雷擊浪涌脈沖。在此所指的直接雷擊是指雷擊放電已和供電電網(wǎng)(低壓電網(wǎng))相接觸，并和電網(wǎng)形成放電電弧，對直接雷擊，由于放電電弧的影響，使得產(chǎn)生的雷擊浪涌脈沖的時間大于雷電波的時間，均為超過毫秒的雷擊浪涌脈沖，長的可達幾十至幾百毫秒；在此所指的感應(yīng)雷擊是指雷擊放電未和供電電網(wǎng)(低壓電網(wǎng))相接觸，未形成放電電弧，對感應(yīng)雷擊，感應(yīng)雷擊浪涌脈沖時間同步于雷電波，持續(xù)時間小于毫秒，一般為幾十至幾百微秒的脈沖時間。
根據(jù)直接雷擊浪涌脈沖和感應(yīng)雷擊浪涌脈沖的性質(zhì)以及氧化鋅避雷元件的特性，可得到圖5所示的直接雷擊和感應(yīng)雷擊殘壓UAB。根據(jù)氧化鋅的特點和低壓電網(wǎng)供電線路雷擊的不同性質(zhì)(平衡雷擊和不平衡雷擊)和BL2、BL3的差異性，不難看出UAB其值o＜UAB＜(Umax-UO)對照電氣設(shè)備的安全特性，可以看出，對感應(yīng)雷擊，由于UAB殘壓的持續(xù)時間T＜1ms，而且幅度(Umax-UO)控制在1500伏以內(nèi)，也就是說輸出殘壓UAB不會對電氣設(shè)備造成損壞。對直接雷擊，由于UAB殘壓的持續(xù)時間T＞1ms，而且幅度不能保證小于280伏，因此，輸出殘壓UAB有可能使電氣設(shè)備損壞。
另外，從雷擊損壞的另一個可能因素雷電位來考慮，UA(B)＝UA+UC(UA為氧化鋅元件的電壓特性，UC為地線壓降)雷電位UA(B)直接作用在電氣設(shè)備上，有可能使電氣設(shè)備造成打火放電和反擊破壞，從而使電氣設(shè)備損壞。
為此，必須采取等電位聯(lián)接，通過等電位聯(lián)接雖然可保證電氣設(shè)備的安全，但卻會造成設(shè)備地電位的提高，這就有可能在某些人機接觸的場合中帶來人身生命安全的隱患，為此必須做標(biāo)準(zhǔn)的接地線以減低雷電位。
從上述簡單分析可看出，現(xiàn)階段普遍使用和國家標(biāo)準(zhǔn)中推薦的并式氧化鋅泄放型接地電源防雷技術(shù)和產(chǎn)品存在著如下不足1、不能從根本上消除雷擊殘壓；2、僅是對感應(yīng)雷擊起可靠的保護，而不能對電網(wǎng)直接雷擊起可靠的保護；3、需要有性能良好的標(biāo)準(zhǔn)接地線支持，并要采取嚴(yán)格的等電位聯(lián)接。
為此，一些廠家對這種防雷措施作一些改進，有的在線路設(shè)計上串接保險絲或采用串接式多級保護，在級間采用阻尼元件改變輸出殘壓的特性。在此先不考慮更換保險絲的麻煩，單從熔斷的時間就可以看出其技術(shù)上的不足。任何熔斷式保險絲都有一個熔斷時間，其熔斷時間通常在幾十毫秒之上?？梢姶宿k法無法切斷時間超過毫秒的殘壓，只能切斷時間超過幾十毫秒的雷擊殘壓，不能滿足安全特性的要求。由于直接雷擊殘壓是一種近似直流成份的直流脈沖，這些阻尼元件其實在此不起任何作用，由于電子傳輸?shù)耐瑫r性，多級保護的末級采用的是參數(shù)逐級變小的設(shè)置方法，而這種方法由于受參數(shù)較低的末級安全性的影響，最先損壞的往往是末級和電器設(shè)備本身，這種方法不能達到輸出殘小于280伏的要求。因此，這些防雷措施從技術(shù)上講都不能保證電氣設(shè)備于電網(wǎng)直接雷擊情況下的安全。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是針對上述防雷措施的不足而設(shè)計的一種免接地、輸出殘壓低、能對電網(wǎng)直接雷擊起可靠保護的電源防雷保護器，具有使用方便，本身安全可高，安裝成本低等優(yōu)點。
本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來完成的防雷設(shè)備由氧化鋅元件BL1跨接在電源進線兩端，氧化鋅元件BL2和BL3串聯(lián)后并接在BL1兩端，隔離變壓器B的初級并接在元件BL1的兩端，隔離變壓器的次級作輸出，氧化鋅元件BL2和BL3的接點C接地，或者接氧化鋅元件BL4的一端，再由BL4的另一端接地或與隔離變壓器的隔離地相接。
采用上述結(jié)構(gòu)設(shè)計的免接地電源防雷設(shè)備起到多重作用，把雷擊浪涌脈沖通過BL2和BL3的嵌位抑制作用，嵌定在隔離變壓器的安全承受范圍內(nèi)，通過隔離變壓器的隔離作用，切斷輸出殘壓的直流脈沖成分，從而保證了輸出的雷擊殘壓對電氣設(shè)備的安全要求。另外由于隔離變壓器的電位隔離作用，切斷了雷電位對電氣設(shè)備的危害途徑。并保證了被保護設(shè)備人機接觸場合雷擊時的人身安全，由于有電網(wǎng)本身系統(tǒng)良好的避雷接地線組成的泄放途徑，使得電網(wǎng)上產(chǎn)生的雷擊脈沖通過這一途徑并以熱能的形式全部削耗在這一泄放途徑上。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中較為典型的電源雷擊保護器電路圖；圖2是雷擊泄放機理示意圖；圖3(A)是雷擊脈沖能量示意圖；圖3(B)是氧化鋅元件泄放示意圖；圖3(C)是輸出殘壓示意圖；圖4是圖1防雷電路的防雷效果圖；圖5是圖1防雷電路的雷擊殘壓U分析圖；圖6是本實用新型的一種電路原理圖；圖7是本實用新型的另一種電路原理圖。
具體實施方式
下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案作進一步具體的說明。
實施例1參看圖6，本實用新型免接地防雷電源是由跨接在電源進線兩端的氧化鋅元件BL1、BL2、BL3組成，BL2和BL3的串接中點C直接接機殼或和隔離變壓器T的隔離地相連后通過BL4接機殼，如果選定BL1、BL2、BL3的工作電壓為800V/1MA的氧化鋅元件，則經(jīng)過BL1、BL2、BL3壓制嵌位的雷電位可控制在1500V以內(nèi)，雷電壓幅度可控制在800V以內(nèi)，以上雷電位和雷電壓在隔離變壓器的安全承受范圍內(nèi)，通過隔離變壓器的隔離作用，切斷了輸出殘壓為800V的直流基頻成分，使得經(jīng)隔離變壓器輸出后的殘壓余量很小，不足以對被保護的電器設(shè)備產(chǎn)生安全影響，由于有隔離變壓器的電位隔離作用，徹底切斷了雷電位的破壞途徑。另外，由于借用了電網(wǎng)系統(tǒng)良好的避雷器和避雷接地線，使電網(wǎng)上產(chǎn)生的雷擊浪涌脈沖的能量可全部通過這一泄放途徑以熱能的形式消耗掉，從而可以做到免接地前提下的電器設(shè)備的安全可靠性。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，安全可靠性高，適用于小功率場合的電器設(shè)備的安全保護。
實施例2參看圖7，氧化鋅元件BL4一端和BL2、BL3的連結(jié)中點相連.另一端和隔離變壓器的隔離地相接后接機殼，可防止BL2、BL3損壞的情況下的漏電安全。其余參考實施例1。
最后，應(yīng)當(dāng)指出，以上實施例僅是本實用新型較有代表性的例子。顯然，本實用新型不限于上述實施例，還可以有許多變形。凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均應(yīng)認(rèn)為屬于本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種免接地電源雷擊保護器，其特征在于所述的防雷設(shè)備由氧化鋅元件BL1跨接在電源進線兩端，氧化鋅元件BL2和BL3串聯(lián)后并接在BL1兩端，隔離變壓器B的初級并接在元件BL1的兩端，隔離變壓器的次級作輸出，氧化鋅元件BL2和BL3的接點C接地，或者接氧化鋅元件BL4的一端，再由BL4的另一端接地或與隔離變壓器的隔離地相接。
專利摘要一種免接地電源雷擊保護器，由氧化鋅元件BL1、BL2、BL3隔離變壓器、線路板和機殼等組成，氧化鋅元件BL1跨接在電源進線的兩端，BL2和BL3的一端分別并接在電源的二進線上，另一端接在一起直接接機殼，當(dāng)雷擊時氧化鋅元件能有效的抑制雷擊過電壓和過電位，隔離變壓器能有效的清除雷擊殘壓和隔離雷電位，從而確保電源雷擊保護器在免接地情況下設(shè)備和人身生命的安全。
文檔編號H02H9/04GK2935576SQ20062010634
公開日2007年8月15日 申請日期2006年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月3日
發(fā)明者葉林 申請人:葉林